Введение.

  В крупных городах свыше 60% жителей жалуются на чрезмерный шум. Под постоянным резким  ударами звуковых волн барабанная перепонка колеблется с большой амплитудой. Из-за этого теряется её эластичность, слух притупляется. Через орган слуха шум действует на центральную нервную систему и может вызвать разнообразные нарушения – физиологические (усиление сердцебиения, повышенное давление) и психологические (ослабление внимания, нервозность). Длительное воздействие шума является одним из факторов, способствующих развитию язв и даже инфекционных заболеваний.

    Но и абсолютная тишина пугает и угнетает человека. Недаром космонавты считают одним из самых тяжёлых испытаний пребывание в сурдокамере. Там начинают беспокоить удары сердца, пульс, дыхание и даже шорох ресниц. Эти неслышимые звуки в условиях абсолютной тишины воспринимаются человеком как столь интенсивные, что могут стать причиной серьёзных психологических расстройств.

    Многие выделяющиеся деятели науки и искусства считали тишину источником вдохновения. Людвиг Ван Бетховен не раз повторял, что свои музыкальные идеи он улавливал в природе, в лесу, в тишине. Вольфганг Иоганн Гёте также был убеждён, что «талант рождается в тиши…». Петр Ильич Чайковский считал тихий Клин наиболее благоприятным для творчества местом: «Никакого шума я буквально переносить не могу… Каждый проезжающий экипаж приводит меня в состояние бешенства».

    Звук – это всего лишь те колебания звуковой среды, которые мы можем слышать. Наверно это самое лучшее, что смогла сделать для нас природа. Человек не совершенство в природе, но всё же он сделал музыку, которая является спутником его жизни. Приходя с работы, или просто после тяжёлого дня человеку не помешала бы хорошая музыка. Но не вся музыка, которую мы считаем хорошей, в прямом смысле этого слова, эдакой является. Ведь в нашей жизни мы совсем забываем про качество звучания, точнее говоря, нас интересует содержание данного произведения, которое нам нравится слушать. Это стоит выяснить.   

Глава 1. Просто о звуках.

1.1 Основной звук.

  Звук - это важная часть нашей жизни. Когда мы приходим с работы или со школы, то чувствуем себя уставшими и неудовлетворенными. Спросите почему? Это всё потому, что на нас влияют окружающие звуки. Звуки могут быть разных частот и разной силы, каждая чистота по-своему влияет на человеческий организм. Какие же звуки на нас влияют? Если задуматься, то на нас влияют все звуки. Но в мире существуют звуки, которые мы можем воспринимать (слышимые) и которые не можем воспринимать, т.е. не слышимые. Мне знакомы инфразвук, ультразвук и обычное звучание (слышимые звуки). Начнём с основного.

 Обычное звучание знакомо каждому, кто имеет среднестатистический слух, оно составляет  частоту 16 Гц-20 кГц. Звук - это волнообразное колебание воздуха. С помощью программы «Adobe Audition 1.5» я получил графическое изображение звука

Звук с колебанием в 34Гц

   Таким звуком может быть музыка, крик, гул мотора и т.д. Так же обычное звучание включает в себя инфразвук и ультразвук.

Опыт 1.  Усиление звука

Материалы: камертон, большая плоская поверхность (столешница).

Цель: выяснить какие поверхности помогают усилить звук.

После удара по камертону, подносим его к различным поверхностям (классная

доска, стена, подоконник и т.д.) и слушаем звук.

Колеблющийся камертон передает свою энергию частицам воздуха. Вилка

камертона маленькая, и поэтому она может передать напрямую колебания только

небольшому числу частиц воздуха. Поэтому звук от одного камертона не очень громкий.

Поверхность усиливает звук, т.к. она передает энергию большему числу частиц, и

громкость возрастает.

Вывод: Твердые поверхности, которые могут довольно легко вибрировать, хорошо

усиливают звук. Мягкие поверхности, которые не вибрируют, только приглушают звук.

1.2 Ультразвук.

Ультразвук – это упругие волны высокой частоты (более 20 кГц). Применяется в различных физических и технологических методах.

   К ультразвуку человек практически глух, т.к. он выше 20кГц, т.е. выше предела нашего звуковосприятия. Но человек нашёл применение ультразвуку, например, смешивание растительного масла с водой. Мы знаем, что масло плотнее воды и не может просто так раствориться в ней. Тогда с помощью ультразвука масло растворяется в воде путём дробления его на мелкие частицы, и, соединяясь с молекулами воды эта однородная масса превращается в эмульсию.

Также ультразвук можно представить визуально и графически:

Рис. 1. Визуальное и графическое представление изменений давления и плотности в ультразвуковой волне 

Оценка безопасности применения ультразвука в медицине (Приложение I). Пока невозможно выделить один или даже несколько физических параметров, которые служили бы в качестве адекватных количественных характеристик, позволяющих предсказать конечный биологический эффект. И всё же полезно выдвинуть некоторые критерии для правильного применения ультразвука:

1. Оператор должен использовать минимальные интенсивности и экспозиции, позволяющие получить у пациента желаемый клинический эффект.
2. Обслуживающий персонал не должен облучаться без необходимости
3. Все процедуры должны выполняться хорошо обученным персоналом или под его руководством.

1.3 Инфразвук.

         Инфразвук – это упругие волны, аналогичные звуковым, но ниже диапазона слышимых человеком частот (т.е. 16-25 Гц). Он содержится в шуме атмосферы, леса и моря, автомобильного мотора и даже свисте крутящегося вентилятора (например, так называемый «голос моря» (Приложение II) — инфразвуковые колебания, образующиеся от завихрений ветра на гребнях морских волн). В земной коре наблюдаются сотрясения и вибрации инфразвуковых частот от самых разнообразных источников, в том числе от взрывов обвалов и транспортных возбудителей. Для инфразвука характерно малое поглощение, он может распространяться на большие расстояния. Все механизмы, которые работают при частотах вращения меньше 20 об/с, излучают инфразвук (Приложение III). При движении автомобиля со скоростью более 100 км/час он является источником инфразвука, который возникает за счет срыва воздушного потока с его поверхности.

Инфразвук можно показать спектром:

      Влияние инфразвука:

1. При совпадении колебаний инфразвука с колебаниями в теле последние усиливаются, что может привести к расстройству работы органа, его травме или даже разрыву на части.
2. В диапазоне 7-13 герц звучит природная «волна страха», излучаемая тайфунами, землетрясениями и извержениями вулканов и побуждающая все живое покидать очаги стихийных бедствий. При помощи инфразвука, например, запросто можно довести человека до самоубийства.
3. Инфразвук определенных частот может вызвать у человека тревожность и беспокойство.
4. Инфразвук с частотой 7 Гц смертелен для человека.

1.4 Действие шума на организм человека

       Длительное воздействие шума вызывает сложный симптоматический комплекс

функциональных и органических изменений в организме (и не только органа слуха).

1.     Воздействие на ЦНС, проявляющееся в замедлении всех нервных реакций,

сокращение времени активного внимания, снижения работоспособности.

2.     Расстройство функции вегетативной нервной системы. После длительного

действия шума изменяется ритм дыхания, ритм сердечных сокращений,

возникает усиление тонуса сосудистой системы, что приводит к повышению

систолического и диастолического уровня кровяного давления. Изменяется

двигательная и секреторная деятельность желудочно-кишечного тракта,

гиперсекреция отдельных желез внутренней секреции. Имеет место

повышение потливости, особенно стоп и кистей.

3.     Нарушение обмена веществ, особенно липидного. В крови повышается

содержание липидов, резко возрастает уровень холестерина, что ускоряет

развитие атеросклероза и развитие гипертонической болезни

4.    Угнетение иммунных реакций организма, снижение его защитных функции.

5.     Отмечается подавление психических функций, особенно памяти.

чувств, способно адаптироваться к шуму. После прекращения шумового воздействия

Специфическое действие оказывает шум на функции органа слуха. Ухо, как и все органы

нормальное значение порога слышимости восстанавливается только через 3-5 минут

1.5 Восприятие звука человеком.

      Так как же личностные качества человека влияют на звуковосприятие? Я провёл опыт с гитарной струной. Опыт заключается в том, что я играю на гитаре звуки (в пределах октавного звукоряда) и задаю слушателю вопросы, связанные с его самочувствием и настроением. Каждый из звуков имеет своё обозначение: До-С, Ре-D, Ми-Е, Фа-F, Соль-G, Ля-А,  Си-Н. И к некоторым  из них будет добавлена дорожка с обычным гитарным звуком и дорожка с музыкальным дополнением Overdrive. Для прослушивания на опыт были приглашены учащиеся и взрослые (Приложение IV)

Опыт 2. Восприятие человеком гитарных звуков в пределах октавного звукоряда.

Цель работы: Определить, как человек того или иного стиля восприятия музыки реагирует на гитарные звуки в пределах октавного звукоряда.

Инструменты:

Электрогитара («Squier  Cyclone» by Fender)   педаль для эффекта Overdrive

1.      Компьютер, как усилитель для гитары.

2.      Компьютерная акустическая система Surround 2.0 («Genius»)

Ход работы:

1. Объясняю слушателю цель эксперимента.
2.  Предоставляю натуральное звучание, т.е. играю без эффекта Overdrive.
3. Предоставляю звук с эффектом Overdrive.
4. Обсуждение восприятия звука.

Графические изображения звуков (пример):

С (до):

      («-» - может вызывать головную боль, «+» - не вызовет головную боль)

Вывод: И так, из эксперимента видно, что самыми устойчивыми по отношению к гитарному звуку оказались металлисты, т.к. их музыка наполнена низкими и высокими частотами и является самой тяжёлой. У них поднимается настроение при ревущих звуках и  звучании басов. А самыми неустойчивыми оказались представители направления «РЭП», так как  в их музыке мало слышимых высоких частот, и им сложно слушать  такую музыку.

Глава 2. Музыкальные форматы wave, mp3 и CDA. Как лучше слушать музыку?

   Каждый день, выходя на улицу или находясь дома, мы прибываем в окружении слышимого или неслышимого звука. Этот необыкновенно простое явление есть доказательством того, что звуковое восприятие – это часть нашего сознания. Но не всегда мы можем осознавать то, что мы «слышим». А «слышать» мы можем только те звуки, которые заставляют колебаться «барабанную перепонку», после чего передаются в мозг и там обрабатываются.

   Теперь становится понятно, для чего человек придумал музыку. Она задаёт ему ритм, даёт тему для размышления, человек получает от неё удовольствие.

   Самая главная проблема музыканта – это донести до слушателя мысль, которую он хотел выразить с помощью музыки, а самая главная проблема акустиков и звукоинженеров – сделать запись музыки качественной, потому что расположение динамиков и способ записи влияет на качество, как воспроизведения, так и восприятия.

2.1 Формат mp3.

   Mp3 (mpeg layer 3) – это цифровой музыкальный формат или 12-ти кратное сжатие звукового файла.

    Mp3 является самым распространённым форматом прослушивания музыки, особенно среди молодёжи, но этот формат не самый качественный. Например, для меня этот формат самый некачественный среди цифровых форматов, потому что сжатие влияет на количество информации, содержащейся в mp3-файле (происходит потеря высоких и низких частот), и это может влиять на дальнейшее восприятие звука человеческим ухом. Чаще всего, музыка, в mp3- становится неприятной после долгого прослушивания.

2.2 CDA.

   CDA – это старая технология цифровой звукозаписи. CDA – это цифровой поток звуковой информации, прослушиваемый строго с CD носителя (рис. 3). Спросите почему? А всё потому, что CDA – это не формат, а если он записан на CD, то он становится «форматом», таким как Compact Disc Audio. Эта технология является самой простой в воспроизведении, не имеет собственного объёма, но отличается хорошим качеством. CDA – неким образом напоминает старейшие виниловые пластинки (рис. 4), только отличие во времени и способе записи.

2.3 Формат wave.

   Wave (с англ. – волна) -  это цифровой музыкальный формат, читаемый как аудио файл, воспроизводимый как цифровой поток музыкальной информации; имеет разметку частот и собственный объём. Это самый беспроигрышный вариант в сфере звукозаписи. Этот формат, по объёму занимает большое количество информации, но имеет очень качественное звучание. Его пока нельзя воспроизвести на обычных AUDIO CD-проигрывателях, но можно с помощью компьютера конвертировать wave в CDA, и наслаждаться качественной музыкой.

Опыт 3. Характер восприятия качества музыкальных форматов WAVE и mp3.

Цель работы:  Убедиться в разности звучания WAVE и mp3.

Инструменты:

 1. Компьютер (в качестве проигрывателя)

       - Звуковая карта CREATIVE Sound Blaster Audigy 2 ZS platinum

 2. Акустическая система 7.1 (CREATIVE Inspire T7700)

 3. Файл с записью в формате Wave.

 4. Файл с записью в формате mp3.

Ход работы:

1.   Включил композицию в формате mp3 и слушал в течение 3-х минут.

Впечатления: композиция показалась очень ненавязчивой; чувствовалось присутствие пустоты в музыке; были подозрения на ближайшую головную боль; уши постепенно начинали болеть; наступило желание прекратить прослушивание.

     2.   Включил композицию в формате Wave и слушал в течение 3-х минут.

Впечатления: композиция показалась полной в прямом смысле этого слова; чувствовалось, что звуковые волны «проникают» сквозь тело; чувствовалось спокойствие и умиротворённость; хотелось слушать эту композицию снова и снова.

(Прошу заметить, что композиция была одна и та же)

Вывод: формат «Wave» лучше воспринимается человеком, так как для прослушивания «Wave» слуховым аппаратом является всё тело. А формат «mp3» воспринимается хуже, так как в нём отсутствуют частоты осязаемые телом. На запоминающих устройствах (музыкальных или жёстких дисках) экономят место, и человек, прослушивая такую запись, быстрее утомляется.

2.4 Домашняя звукостудия.

Домашняя звукостудия – это проект, предназначенный для прослушивания, записи, и создания музыкальных произведений. Он был основан на получении максимально качественного звука в «комнатном» пространстве с применением приёма центрования звука. Эксперимент был проведён автором работы в собственной квартире. Для эксперимента были применены 8 колонок с широкополосными, высокочастотными и низкочастотными динамиками. Каждая колонка (кроме низкочастотной) расположены на потолке, для усиления эффекта давления (Приложение VIII )

Каждая колонка направлена к центру комнаты, кроме  двух боковых (светло зелёные), во избежание эффекта шума. Subbufer (чёрный) – низкочастотная колонка, расположена внизу для дополнения и объёмного музыкального звучания.

Выводы:добился нового звучания музыки с помощью расстановки динамиков;определил звуковой центр в комнате.